Benutzer:Theonlytruth/Baustelle/Nitrieren

Das Nitrieren (chemisch korrekt eigentlich Nitridieren) wird fachsprachlich auch als Aufsticken (Zufuhr von Stickstoff analog der Zufuhr von Kohlenstoff bei der Aufkohlung) bezeichnet und stellt ein Verfahren zum Härten von Stahl dar. Es gehört in der Gliederung der Fertigungsverfahren zu den Verfahren, bei denen das Produkt durch Modifizieren der Werkstoffeigenschaften erzeugt wird. Der in der Technik übliche Begriff des Nitrierens oder der Nitrierung führt häufig zu Missverständnissen, da in der Chemie so üblicherweise Verfahren bezeichnet werden, die zu Nitraten oder Nitroverbindungen führen. Deshalb wird häufig für die Verwendung des Begriffes Nitridieren plädiert, der sich jedoch in der Praxis bislang nicht durchgesetzt hat.

Geschichte

Bereits in der altnordischen Sagensammlung Thidrekssaga aus dem 13. Jahrhundert wird in der Sage von Wieland dem Schmied davon berichtet, wie Eisen durch die Eindiffusion von Stickstoff gehärtet wird. Als Spendermedium diente laut dieser Überlieferung Gänsekot. Auch Urin und Blut kamen Erzählungen zu Folge zum Einsatz.

Verfahrensvarianten

Gasnitrieren

Beim Gasnitrieren ist das Spendermedium ein stickstoffreiches Gas, üblicherweise Ammoniak (NH3). Sobald das Ammoniak in Kontakt mit der heißen Bauteiloberfläche gerät, zersetzt es sich zu Stickstoff und Wasserstoff.

The nitrogen then diffuses onto the surface of the material creating a nitride layer. This process has existed for nearly a century, though only in the last few decades has there been a concentrated effort to investigate the thermodynamics and kinetics involved. Recent developments have led to a process that can be accurately controlled. The thickness and phase constitution of the resulting nitriding layers can be selected and the process optimized for the particular properties required.

The advantages of gas nitriding over the other variants are:

All round nitriding effect (can be a disadvantage in some cases, compared with plasma nitriding) Large batch sizes possible - the limiting factor being furnace size and gas flow With modern computer control of the atmosphere the nitriding results can be closely controlled Relatively low equipment cost - especially compared with plasma The disadvantages of gas nitriding are:

Reaction kinetics heavily influenced by surface condition - an oily surface or one contaminated with cutting fluids for will deliver poor results Surface activation is sometimes required to treat steels with a high chromium content - compare sputtering during plasma nitriding Ammonia as nitriding medium - though not especially toxic it can be harmful when inhaled in large quantities. Also, care must be taken when heating in the presence of oxygen to reduce the risk of explosion

Weblinks

• Praxis des Nitrierens und des Nitrocarburierens
• Badnitrieren

[[Kategorie:Stoffeigenschaften ändern]] [[Kategorie:Stahl]] [[Kategorie:Metallverarbeitung]] [[be:Азатаванне]] [[bg:Азотиране (металургия)]] [[cs:Iontové nitridování]] [[en:Nitriding]] [[es:Nitruración]] [[fr:Nitruration]] [[hr:Nitriranje]] [[it:Nitrurazione]] [[ja:窒化処理]] [[kk:Азоттаңдыру]] [[ko:플라즈마 질화 처리]] [[pl:Azotowanie]] [[pt:Nitretação]] [[ru:Азотирование]] [[sk:Iónové nitridovanie]] [[sl:Nitriranje]] [[sr:Нитрирање]] [[uk:Азотування]]

---

Verfahren

Nitridieren ist ein Verfahren zur Oberflächenhärtung. Dazu wird Stickstoff verwendet. Es entsteht eine Oberflächenschicht, die bis etwa 500 °C beständig ist. Mögliche Verfahren: Badnitrieren, Gasnitrieren, Plasmanitrieren.

Das Fertigungsverfahren wird in der Regel bei Temperaturen um (500…520) °C bei Behandlungszeiten von 1 bis 100 Stunden durchgeführt, wobei der Kern des Werkstoffes ferritisch bleibt, und ebenso die Bildung von oberflächennahem Austenit durch Eindiffusion von Stickstoff vermieden wird. An der Werkstückoberfläche bildet sich durch Eindiffusion von Stickstoff oder Kohlenstoff in das Werkstück eine sehr harte oberflächliche Verbindungsschicht (ε- und γ'-Eisennitride), die je nach Behandlungszeit (10…30) µm dick werden kann und mehr oder weniger stark ausgeprägte Porensäume an der Oberfläche aufweist, die man wiederum als Träger von zum Beispiel Gleitmitteln verwenden kann. Verbindungsschichtfreies Nitrieren zum Beispiel für eine spätere chemische oder galvanische Beschichtung ist möglich. Unter der Verbindungsschicht befindet sich die Diffusionszone, in der der Stickstoff bis zu einer bestimmten Tiefe in der ferritischen Metallmatrix eingelagert ist. Dieser, in fester Lösung eingelagerte Stickstoff führt zu einer Erhöhung der Dauerschwingfestigkeit. Die sogenannte Nitrierhärtetiefe (Nht) wird über die Grenzhärte definiert. Die Grenzhärte liegt 50 HV über der Kernhärte des Werkstückes. Besonders hohe Härte in der Diffusionszone kann bei so genannten Nitrierstählen erreicht werden.

Um den Korrosionsschutz dieser Schichten zu erhöhen ist es möglich, die Verbindungsschicht zu oxidieren. Das geschieht üblicherweise durch eine Dampfbeaufschlagung, die die Eisenanteile korrodieren lässt und so eine Oxidschutzschicht bildet.

Gängige Verfahren sind das Salzbadnitrieren, Gasnitrieren und Plasmanitrieren. Beim Salzbadnitrieren ist durch das teilweise Eintauchen der Werkstücke ein partielles Nitrieren möglich, beim Plasmanitrieren kann man zum Beispiel durch die Klemmvorrichtung mechanisch abdecken.